填料的材质 一般的使用范围 备 注 除要求低吸附表面的特殊情除氢氟酸以外的中性、况外，一般用不上上釉的。强上釉或不上釉的瓷质或耐酸陶质 酸性介质和溶剂，不宜碱性介质时使用特种陶瓷。瓷超过21.1℃ 质环比陶质环强度大，同时叫耐酸。 热强碱，除硝酸外所有碳 质 的酸类，不适用于氧化介质 由树脂的性质决定，用塑 料 于碱、盐、水溶液和各种酸类 钢可用于热强碱，其他用途需根据金属性质而定 质量较轻 可承受温度的波动，质量轻 钢或其他小标号金属 可能比陶瓷重，价格也较贵 （4） 表-Ⅱ 各种填料的应用

表-Ⅱ 各种填料的应用

填 料 应 用 特 性 填料中最普通的类型，通常比较便宜，但有时效率较低。可用各种材料制拉西环填料 造以适应使用要求，常用湿法乱堆或干法乱堆方式装入塔内。较大的填料有时用手工整砌。壁厚和某些尺寸在制造厂之间有所不同；有效面积随壁厚而改变，对塔壁形成很大的侧压力。常有较多的内部沟流并导致较多的液体流向塔壁。 在大部分应用中比拉西环效率要高，但价格较贵。填料可叠在一起，在床弧鞍形填料 层中造成“紧密”点，促进了沟流的形成，但不如拉西环那样多，产生的侧压力比拉西环的低，由较低的传质单元高度和单元压力降，液泛点比拉西环高。在填料床中比拉西环易破碎。 压力降比拉西环低一半还多，传质单元高度也较低（在某些物系中比弧鞍鲍尔环填料 填料还要低），而液泛点较高。液体分布情况好，容量大。对塔壁有相当大的侧压力。可用金属、陶瓷或塑料制造。 效率最高的填料之一，但价格较贵。叠在一起阻塞床层截面的可能性非常矩鞍形填料 小床层较均匀。液泛点比拉西环或弧鞍形填料得高，而压力降则较低；对于大多数常见的物系来说，有较低的传质单元高度值。在填料床中比拉西环易破碎。 可用塑料制造，与拉西环和弧鞍形填料相比有较低的压降和传质单元高度，液泛点较高。单位质量较小，侧压力也不大。 高效，通常压降低，适用于清洁操作的蒸馏系统，塔板高度较低等。 没有很多的操作数据可供参考，但一般来说比拉西环要好些，压降稍高些。侧压力也较高。 Teller花环填料 Flexipac填料 Lessing填料 （5）填料的选择

填料规格：是指填料的公称尺寸或比表面积。

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工艺塔常用的散装填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等几种规格。同种填料，尺寸越小，分离效率越高，但阻力增加，通量减少，填料费用也增加很多。而尺寸大的填料应用于小直径塔中，又会产生液体分布不良及严重的壁流，使塔的分离效率降低。因此，对塔径与填料尺寸的比值要有一规定，一般塔径与填料公称直径的比值D/d应大于8。

结合填料塔设计的一般要求，综合分析各种填料的规格、材质以及本次设计的具体情况，本设计选用DN50。

表-Ⅲ 塔径与填料公称直径的比值D/d的推荐值

填料种类 拉 西 环 鞍 形 环 鲍 尔 环 D/d的推荐值 ≥20-30 ≥15 ≥10-15 填料种类 阶 梯 环 环 矩 鞍 D/d的推荐值 ＞8 ＞8 结合后面塔径的计算，本设计选DN50

（五） 填料吸收塔工艺尺寸的计算

（1）塔径的计算

已知数据： 气体体积流量：VS ?3000 m/h 进塔混合气中氨的摩尔分数：y1?0.1

氨的回收率：??95% (L/G) ?1.3?(L/G)min

常压：P?101.325 kPa 常温：T?298.15K

-1

以DN50塑料阶梯环为填料的散装填料其泛点填料因子平均值φF 为127m

3

表-Ⅳ 塑料阶梯环的特性参数

特性参数 塑料阶梯环 A 0.204 K 1.75 比表面积a 114.2 m2/m3 空隙率ε 0.927 m3/m3 干填料因子f 143.1 1/m 常温常压下，E=99.8KPa,故

由?=1? ，即 95%=1? ，得出塔时混合气中含氨摩尔分率=0.005

吸收塔最小气液比

实际气液比：

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理想气体状态方程 则混合气摩尔流量

,定义摩尔体积,

由定义得 混合气摩尔质量

混合气体摩尔流量

混合气的质量流量

液相的摩尔流量

液相平均摩尔质量

液相的质量流量 由

， 及 推导出混合气的密度：

填料塔直径计算公式为 ，

由设计任务给出，计算塔径的核心问题是确定空塔气速u。空塔气速的确

定有学多种方法，此设计采用空塔气速法:泛点气速是填料塔操作气速的上限，填料塔的操作空塔气速必须小于泛点气速，操作空塔气速与泛点气速之比称为泛点率。对于散装填料。其泛点率的经验值为

泛点率的选择主要考虑填料塔的操作压力和物系的发泡程度，本试验中水吸收氨不易起发泡，故取泛点率为0.80。

泛点气速用埃克特通用关联图查得： 横坐标

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经查表得纵坐标 其中

，

, g=9.81

取塑料阶梯环 D：50mm ， ??=127 得 则有

, 泛点率0.8

由塔径公式得 取整 700mm

（2）核算操作空气塔气速u与泛点率

得u=2.17

在泛点率0.5～0.85范围之内

D/d=700/50=14>8 满足塔径与填料公称直径的推荐比值。

（3）液体喷淋密度的验算

式中 U—液体喷淋密度，；

—液体喷淋量， ；

D—填料塔直径，m.

为使填料塔能获得良好的润湿，塔内液体喷淋量应不低于某一极限，此极限称为最小喷淋密度，以表示。

对于散装填料，其最小喷淋密度通常采用下式计算

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